银河系里有什么?显然很多。我们现在对银河系的大小和质量进行了最准确的测量,结果证明它比我们想象的要大。
有多大?好吧,大约有 1.5 万亿个太阳的质量(太阳质量),半径约为 129,000 光年。
据报道,这一数字是之前估计的两倍多2016 年的一项研究,银河系的质量估计约为 7000 亿个太阳质量。
那么发生了什么变化呢?我们现在有欧空局的盖亚任务,一个专门的项目,旨在准确地绘制银河系的三维地图。它为我们提供了有史以来最详细的银河系地图,并且有到过精制我们的知识全部超过这店铺。
通过将盖亚数据与哈勃太空望远镜观测数据相结合,一个研究小组已经能够根据恒星群的轨道运动推断出星系的大小和质量。球状星团,在银河光环中。
银河系的质量不能仅仅根据我们所看到的来猜测 - 因为正在发挥作用。而且我们无法直接探测到暗物质。但由于星系外部区域的轨道速度,我们知道那里有东西。
它的轨道运行速度比我们能够探测到的物质要快得多——就好像有某种东西,一些无法探测到的质量,正在宇宙中产生额外的引力。
由于暗物质无法直接观测,我们必须根据其他方法来推断其质量。通过从外星系轨道速度开始,天体物理学家可以根据以下公式逆向计算造成影响的质量:开普勒轨道运动定律。
这就是盖亚和哈勃的用武之地。他们在十年间的综合观测为银河系外缘球状星团的轨道运动提供了更准确的测量结果。
“星系质量越大,其星团在引力作用下移动得越快,”天体物理学家温·埃文斯说英国剑桥大学的教授。
“之前的大多数测量都发现了星团接近或远离地球的速度,即沿着我们视线的速度。然而,我们还能够测量星团的侧向运动,由此得出总速度,从而可以计算出银河系的质量。”
这就是该团队如何达到 1.5 万亿太阳质量这个数字的。但银河系中的恒星数量大约只有2000亿颗。人马座 A*,超大质量在银河系中心,还有 400 万个太阳质量。还有一堆灰尘和气体。
但是,总而言之,大约 90% 的质量?是的。这是暗物质。这是一件非常值得了解的事情。
“我们希望更准确地了解银河系的质量,以便我们可以将其置于宇宙学背景下,并将其与不断演化的宇宙中的星系模拟进行比较,”物理学家罗兰·范德马雷尔解释说美国太空望远镜科学研究所的教授。
新的测量结果表明,银河系的大小和质量对于同类来说相当健康,但额外的重量甚至无法让我们接近最大的星系——这些星系的质量在 30 万亿太阳质量的范围内。我们的银河系处于中间范围。
但它可以调整银河系在本星系群中的位置。多年来,我们认为附近星系际空间中最大的星系是仙女座星系,银河系位居第二。
但去年的新计算显示仙女座星系大约在8000亿个太阳质量。这可能意味着银河系实际上是第一,而且一直都是第一。
反过来,这可能意味着当两者碰撞时仙女座星系会被纳入银河系45亿年后,而不是我们之前认为的相反。
这绝对会是史诗般的。
该研究已被接收天体物理学杂志,并且可以在arXiv。